2008-02-10

理論解釋 Enceladus 的藍色噴流與水

Case builds for water on Saturn moon
http://www.physorg.com/news121527365.html

February 06, 2008

德國天體物理學家表示,他們能夠增加證據支持水,生命最重要的成份之一,存在於土星衛星 Enceladus(譯註:土衛二,恩塞阿達斯,西方神話中泰坦巨人之一,宙斯則是泰坦神第三代)上的理論。

一顆直徑只有 504 公里的小衛星,Enceladus 已成為太陽系中爭論最兇猛的天體之一,這得感謝 US 探測器卡西尼(Cassini)號近攝而得的照片。

Enceladus 有著光輝燦爛的白色冰殼,除了某些看起來頗奇怪的溝槽,以及來自於太空中岩石的衝擊外,幾乎都毫髮無傷。

卡西尼拍到了羽毛般的水蒸汽,從靠近其南極之處的表面斑紋中噴出,將結晶化的噴出物向上往太空中射出數百公里。

所激起的討論包括這些奇怪「冰凍火山(cryo-volcanoes)」的起源,事實上在噴出(eruptions)之中也混雜著結冰的塵埃粒子,不過這趟有趣的旅程遠比蒸汽來得慢。

一個由 Potsdam 大學的 Juergen Schmidt 所領導的團隊,表示他們現在能回答至少是這個謎的一部份。

他們的理論是,水蒸汽與冰粒(grains)是從所謂虎斑(tiger stripes)中的漏斗(funnels)裡被轟出 -- 而這些冰粒因為較重,故與這些洞孔粗糙的側邊摩擦。

摩擦力將冰粒速度減緩,這解釋了為何它們為何以如此之慢的速度在太空中移動。

然而,根據此模型,要讓這件事發生,液態水必須要存在,以平衡這顆月亮寒冷外殼之下的冰與水蒸汽。

引發 Enceladus 冰凍火山的的假說之一是一種稱為潮汐加熱(tidal heating)的現象。

這顆小月亮經歷了來自於巨大土星以及鄰近衛星 Dione 與 Janus 的惱人重力牽引。

這個理論說:結果,它的內部受到擠壓與伸長,所產生的摩擦力讓水變暖。

Enceladus 的表面溫度是攝氏負 193 度,而虎斑則是攝氏負 133 度,這暗示著它的內部必定更加溫暖。

科學家說,熱與水,是我們已知生命不可或缺的二種東西,然而任何存在於 Enceladus 假定的表面下海洋(sub-surface ocean)生命,在最好的情況下很有可能是微生物。

這個新理論發表在本週 Nature 上。

※ 有熔融核心也不是不可能

* Slow dust in Enceladus' plume from condensation and wall collisions in tiger stripe fractures
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7179/abs/nature06491.html
Jurgen Schmidt, Nikolai Brilliantov, Frank Spahn &
Sascha Kempf
Nature 451, 685-688 (7 February 2008)
doi:10.1038/nature06491
* Cassini-Huygens : Enceladus : Jet Blue
http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/image-details.cfm?imageID=2779

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2 則留言:

fsj 提到...

土衛六星是個大油田

◆ 土衛六星是個大油田 蘊藏量數百倍於地球 天然氣用不完

鉅亨網查淑妝‧台北綜合報導 2008/02/15

在太陽系裡有個地方,那裡擁有豐富的有機物能源,光是目前已探明的數個湖泊蘊藏的天然氣和石油等有機物儲量就已經遠超過地球,至少高達地球的數百倍。這個大油田就是土星最大的衛星、大陽系第二大衛星「土衛六」。不過,那裡距離地球120億公里,不適合居住。

新華網報導,歐洲航天局13日發佈報告指出,被發射到「土衛六」上的「惠更斯號」探測器最新收集到的數據顯示,「土衛六」表面蘊含著豐富的液態烴,包括天然氣、石油在內的能源至少是地球的數百倍。

美國國家航空航天局(NASA)「卡西尼」項目小組最新的報告也指出,「卡西尼號」飛船用雷達繪制了大約20%的「土衛六」表面,發現了幾百個湖泊和海洋,這些湖泊、海洋中蘊含的有機物能源是地球上已知的所有石油、天然氣儲量的數百倍。

科學家透過試驗證明,「土衛六」表面湖泊和海洋形成和這些有機物能源有很大關係。「土衛六」的天空中經常會下起烴雨,這種雨水並非普通的水,而是液態甲烷和乙烷,這些物資在「土衛六」表面上形成了大量的湖泊和海洋。

此外,還有一種被稱為「Tholins」的較大有機碳分子在「土衛六」表面形成了無數沙丘。這些沿著赤道分布的暗淡沙丘含有大量的有機物,比地球貯備的「黑色黃金」煤炭還要多好幾百倍。

「Tholins」是相當大且相當復雜的有機分子,是構建生命的有機生物分子的前身,科學家認為,它曾存在於數億年前的遠古地球。科學家卡爾‧沙甘於1979年將此復雜的有機分子描述為「Tholins」。

科學家表示,「土衛六」被豐富的碳資源所覆蓋,就像一個巨大的化學工廠。透過「卡西尼號」飛船和「惠更斯號」探測器的觀察,這些不同種類的液態烴包括:甲烷、乙烷、丁二炔、甲基乙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷,以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦氣。

地球大約貯備有1300億噸天然氣,是美國全年居民取暖、空調和照明所需能源的300倍。而「土衛六」上幾10個湖泊中隨便一個就可能蘊藏有這麼多的能源。科學家估計,「土衛六」極地區域的能源將會更多。

科學家還估算,「土衛六」上湖泊的深度有些深達10多米,因為它們在雷達螢幕上一片漆黑。「卡西尼」小組認為,在「土衛六」上的湖泊和海洋中所蘊含的全部天然氣可能是地球儲量的上億倍。

「土衛六」同時也揭開了生命起源的一個關鍵。科學家說,碳是生命基礎,其碳元素的各種復雜形態是構成生命的基礎。「土衛六」表面蘊含的大量有機物中,碳元素是最主要的成分。

科學家估計,「土衛六」的湖泊和海洋中蘊含著大量的碳元素,而碳元素的形態又可能會有更高級或更復雜的形態。「土衛六」的大氣層也印證了此一看法。

科學家分析,「土衛六」上蘊含很多的甲烷,甲烷是一種強有力的溫室氣體,當甲烷從液態的湖泊和海洋逃逸到「土衛六」的大氣層時,由於化學作用,「土衛六」的大氣層溫度會發生改變。這種變化和早期地球的大氣層非常相似,同時「士衛六」大氣中還有一氧化碳和二氧化碳的痕跡。

科學家認為,在存在液體水,同時大氣層溫度又會發生變化的條件下,生命很可能產生。因此,最新的證據和實驗證明,「土衛六」不僅是一個蘊含能源的星球,也是一個誕生生命奇跡的星球。

此一發現將發表在最新出版的《地球物理學研究簡報》期刊上。

fsj 提到...

土星衛星疑似地球 有板塊運動
Reconstructing the Past on Enceladus
http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/multimedia/pia11137-movie.html

【閻紀宇/綜合十六日外電報導】2008-12-17 中國時報

美國「國家航空暨太空總署」十五日公布土星探測太空船「卡西尼號」(Cassini)的最新發現:土星衛星「土衛二」(恩西拉達斯,Enceladus)的南極地區,很可能有類似地球地殼的板塊運動。

土衛二是土星第六大衛星,雖然直徑不過五百公里,只有月球的七分之一,但它的地質活動極為活躍,而且地表下方非常可能藏有一片液態水構成的汪洋大海,甚或擁有蘊育生命不可或缺的有機物質,因此近年來成為人類太陽系探測的焦點。

卡西尼號在二○○五年發現土衛二南極地表有一條一條像老虎皮毛的「虎紋」(tiger stripe),後來又多次飛掠拍攝數位照片,科學家根據這些資料推論,虎紋的形成原理可能類似地球海床上的「中洋脊」(mid-ocean ridge):地函內的高溫岩漿從海洋板塊的裂隙湧出,造成兩側地殼不斷向外擴張。

換言之,土衛二有非常活躍的板塊運動,不過裂隙湧出的應該不是岩漿,而是水。卡西尼號任務研究員赫芬斯坦說:「土衛二的板塊運動近似地球,但是兩者有一項非常奇特的差異:土衛二的板塊幾乎只往一個方向擴張,有如一條巨大的輸送帶。地球上很少見到這種不對稱的擴張,成因也有待探究。」